DE69929714T2 - PASSIVELY ACTIVATED VALVE FOR REMOVING A CARRIER GAS - Google Patents
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Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Sachgebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme, die ermöglichen, dass Gas kontrollierbar in SMIF-Boxen bzw. -Gondeln (SMIF Pods) eingespritzt wird, und insbesondere auf ein Ventil mit passivem Gasfluss, das zwischen geschlossenen und offenen Positionen durch das Gewicht der Box betätigt wird.The The present invention relates to systems that enable that gas can be controlled in SMIF boxes or gondolas (SMIF pods) injected, and in particular to a valve with passive gas flow, that between closed and open positions by weight pressed the box becomes.
Beschreibung des in Bezug stehenden Stands der TechnikDescription of related prior art
Ein SMIF-System, vorgeschlagen durch die Hewlett-Packard Company, ist in den US-Patenten Nr.'n 4,532,970 und 4,534,389 offenbart. Der Zweck eines SMIF-Systems ist derjenige, Partikelflüsse auf Halbleiter-Wafern während einer Bevorratung und einem Transport der Wafer durch den Halbleiter-Herstellungsprozess zu verringern. Dieser Zweck wird, teilweise, durch mechanisches Sicherstellen, dass, während der Bevorratung und des Transports, die gasförmigen Medien (wie beispielsweise Luft oder Stickstoff), die die Wafer umgeben, im Wesentlichen stationär relativ zu den Wafern verbleiben, und durch Sicherstellen, dass Teilchen von der Außenumgebung nicht in die unmittelbare Wafer-Umgebung eintreten, erreicht.One SMIF system proposed by the Hewlett-Packard Company in U.S. Patent Nos 4,532,970 and 4,534,389. The purpose of a SMIF system is the one, particle flows on semiconductor wafers during stocking and transporting the wafers through the semiconductor manufacturing process to reduce. This purpose is, in part, by mechanical Make sure that while storage and transport, the gaseous media (such as Air or nitrogen) surrounding the wafers, substantially stationary relative remain to the wafers, and by ensuring that particles from the outside environment does not enter the immediate wafer environment.
Ein SMIF-System besitzt drei Hauptkomponenten: (1) abgedichtete Box bzw. Kasten mit minimalem Volumen, verwendet zur Aufbewahrung und zum Transportieren von Wafern und/oder Wafer-Kassetten; (2) eine Eingangs/Ausgangs-(I/O)-Miniumgebung, angeordnet an einem Halbleiter-Verarbeitungswerkzeug, um einen Miniaturreinraum (der mit reiner Luft gefüllt wird) zu schaffen, in dem freigelegte Wafer und/oder Wafer-Kassetten zu und von dem Inneren des Werkzeugs transportiert werden können; und (3) eine Schnittstelle zum Überführen der Wafer und/oder der Wafer-Kassetten zwischen den SMIF-Boxen und der SMIF-Miniumgebung ohne Aussetzen der Wafer oder der Kassetten den Teilchen. Weitere Details eines vorgeschlagenen SMIF-Systems sind in dem Dokument mit dem Titel „SMIF: A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING", von Mihir Parikh und Ulrich Kaempf, Solid State Technology, Juli 1984, Seiten 111-115, beschrieben.One SMIF system has three main components: (1) sealed box or box with minimal volume, used for storage and for Transporting wafers and / or wafer cassettes; (2) input / output (I / O) management, arranged on a semiconductor processing tool to a miniature clean room (filled with clean air will create) in the exposed wafer and / or wafer cassettes can be transported to and from the interior of the tool; and (3) an interface for transferring the Wafers and / or wafer cassettes between the SMIF boxes and the SMIF mini-environment without exposing the wafers or cassettes to the particles. Further Details of a proposed SMIF system are in the document entitled "SMIF: A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING ", by Mihir Parikh and Ulrich Kaempf, Solid State Technology, July 1984, pages 111-115, described.
Systeme des vorstehenden Typs befassen sich mit Teilchengrößen, die von unterhalb 0,02 Mikron (μm) bis oberhalb 200μm reichen. Teilchen mit diesen Größen können sehr schädigend in einer Halbleiterverarbeitung sein, und zwar aufgrund der kleinen Geometrien, die beim Herstellen von Halbleitervorrichtungen eingesetzt werden. Typische, fortschrittliche Halbleiterprozesse setzen heutzutage Geometrien ein, die bei einem halben μm und darunter liegen. Nicht erwünschte Kontaminierungsteilchen, die Geometrien haben, die größer als 0,1 μm messen, beeinträchtigen wesentlich Halbleitervorrichtungen mit einer Geometrie von 1 μm. Der Trend ist natürlich derjenige, kleinere und kleinere Halbleiter-Verarbeitungsgeometrien zu haben, die sich heute in Untersuchungs- und Entwicklungslaboratorien 0,1 μm und darunter annähern. In der Zukunft werden Geometrien kleiner und kleiner werden und demzufolge werden kleinere und kleinere Kontaminierungsteilchen von Interesse sein.systems of the above type are concerned with particle sizes which below 0.02 microns (μm) up to above 200μm pass. Particles with these sizes can be very harmful in a semiconductor processing, due to the small size Geometries used in the manufacture of semiconductor devices become. Typical, advanced semiconductor processes nowadays employ geometries one at half a micron and below that. Undesirable Contaminating particles having geometries larger than Measure 0.1 μm, impair significantly semiconductor devices with a geometry of 1 micron. The trend is Naturally one, smaller and smaller semiconductor processing geometries to have today in research and development laboratories 0.1 microns and below approach. In the future, geometries will become smaller and smaller and as a result, smaller and smaller contaminants become particles be of interest.
In der Praxis wird eine SMIF-Box auf verschiedenen Trageflächen innerhalb einer Wafer-Fabrik aufgesetzt, wie beispielsweise eine Beladebox in einer Miniumgebung, woraufhin Schnittstellen-Mechanismen in der Beladeöffnung die Boxentür öffnen, um einen Zugang zu den Wafern innerhalb der Box zu ermöglichen. Zusätzlich kann eine Box an einem Bevorratungsort gehalten werden, während auf eine Verarbeitung an einem bestimmten Werkzeug gewartet wird. Solche Aufbewahrungsorte können einen lokalen Werkzeugpuffer in dem Fall einer Messtechnik oder im Fall von Werkzeugen mit einem hohen Durchsatz aufweisen, oder können alternativ eine Lagereinrichtung zum Lagern großer Anzahlen von Boxen innerhalb eines Werkzeugbereichs aufweisen. Eine Box kann zusätzlich an einer selbstständigen Säuberungsstation positioniert werden.In The practice will be a SMIF box on different carrying surfaces within a wafer factory, such as a loading box in a miniumition, whereupon interface mechanisms in the loading opening open the box door to to allow access to the wafers within the box. additionally A box can be kept in a storage location while on processing is being maintained on a particular tool. Such Storage locations can a local tool buffer in the case of a metrology or in the case of high throughput tools, or can alternatively, a storage facility for storing large numbers of boxes within a tool area. A box can also be added an independent cleaning station be positioned.
Ob nun eine Werkzeug-Beladeöffnung, ein lokaler Werkzeugpuffer, eine Bevorratungseinrichtung oder eine Reinigungsstation, so umfassen die Trageflächen typischerweise Ausrichtungs- oder kinematische Stifte, die nach oben von der Trageoberfläche vorstehen. In Boxen mit 200 mm umfasst die Tragefläche Ausrichtungsstifte und Führungsschienen, die die Box in die geeignete rotationsmäßige oder translatorische Position in Bezug auf die Stifte führen. In Boxen mit 300 mm umfasst eine Bodenfläche der Boxen sich radial erstreckende Nuten zum Aufnehmen von kinematischen Stiften. Wenn einmal die Box so positioniert ist, dass die Nuten in deren jeweiligen kinematischen Stiften ein greifen, setzen sich die Nuten über die Stifte, um sechs Kontaktpunkte zwischen der Box und der Trageplattform (an den Nuten und Stiften) einzurichten, um kinematisch die Box an der Trageplattform mit einer fixierten und wiederholbaren Genauigkeit zu verbinden. Eine solche kinematische Verbindung ist zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 5,683,118 mit dem Titel „Kinematic Coupling Fluid Couplings and Method", für Slocum, offenbart, wobei das Patent hier unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen wird. Die Größe und der Ort der kinematischen Stifte sind so standardisiert, dass die Boxen von verschiedenen Zulieferern miteinander kompatibel sind. Der Industriestandard für den Ort und die Dimensionen der kinematischen Verbindungsstifte ist durch Semiconductor Equipment and Materials International („SEMI") vorgegeben.Whether a tool loading port, a local tool buffer, a stocker, or a cleaning station, the support surfaces typically include alignment or kinematic pins projecting upwardly from the support surface. In 200 mm boxes, the support surface includes alignment pins and guide rails that guide the box into the proper rotational or translational position relative to the pins. In 300 mm boxes, a bottom surface of the boxes has radially extending grooves for receiving kinematic pins. Once the box is positioned so that the grooves in their respective kinematic pins engage, the grooves kinematic over the pins to establish six points of contact between the box and the support platform (at the grooves and pins) To connect the carrying platform with a fixed and repeatable accuracy. Such a kinematic connection is disclosed, for example, in US Patent No. 5,683,118 entitled "Kinematic Coupling Fluid Couplings and Method" to Slocum, which patent is incorporated herein by reference in its entirety Kinematic pins are standardized so that the boxes from different suppliers are compatible with each other, the industry standard for the location and dimensions of kinematics The connection pins are specified by Semiconductor Equipment and Materials International ("SEMI").
Gelegentlich ist es von Vorteil, eine Box in Bezug auf Kontaminierungsbestandteile und/oder Teilchen durch Erzeugung eines Stromflusses durch eine Box bzw. den Kasten, um die Kontaminierungsbestandteile und/oder die Teilchen weg zu tragen, zu reinigen. Es kann auch vorteilhaft sein, eine Box mit einem nicht reaktiven Gas für eine Langzeitbevorratung und für bestimmte Prozesse zu füllen. Zusätzlich kann es gelegentlich vorteilhaft sein, die Box mit einem Druck höher oder niedriger als die Umgebung zu versehen. Um ein solches Reinigen durchzuführen, ist es bekannt, ein oder mehrere Ventil(e) innerhalb einer Box vorzusehen, die eine Fluidströmung zu und/oder von dem Inneren der Box ermöglichen. Einlassventile zu der Box können mit einer Druckgasquelle verbunden sein, um die Box mit einem erwünschten Gas zu füllen, und Auslassventile können mit einer Vakuumquelle verbunden sein, um Gas von der Box zu entfernen. Die Einlass- und Auslassventile können dazu verwendet werden, die Box zu reinigen, einschließlich eines Füllens der Box mit einem erwünschten Gas, und/oder zum Erreichen eines Druckdifferenzials innerhalb der Box relativ zu der Umgebung. Ein solches System ist in dem US-Patent Nr. 4,724,874 mit dem Titel „Sealable Transportable Container Having a Particle Filtering System", für Parikh et al, zuvor hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen, offenbart. Relativ zu Systemen, die ein Öffnen der Box zum Reinigen erfordern, erfordern Ventilsysteme weniger Komponenten und Raum, und arbeiten allgemein effizienter.Occasionally it is beneficial to have a box in terms of contaminants and / or particles by generating a current flow through a Box or the box to the Kontaminierungsbestandteile and / or to carry the particles away, to clean them. It can also be beneficial a box of non-reactive gas for long-term storage and for to fill certain processes. In addition, can It may occasionally be beneficial to push the box higher or higher lower than the surroundings. To such a cleaning is to perform it is known to provide one or more valves within a box, the one fluid flow to and / or from inside the box. Intake valves closed the box can be connected to a source of compressed gas to the box with a desired Fill gas, and exhaust valves can with be connected to a vacuum source to remove gas from the box. The inlet and outlet valves can be used to to clean the box, including a filling the box with a desired Gas, and / or to achieve a pressure differential within the Box relative to the environment. Such a system is disclosed in US Pat. 4,724,874 entitled "Sealable Transportable Container Having a Particle Filtering System ", for Parikh et al, previously incorporated herein by reference. Relative to systems that open require the box for cleaning, valve systems require less Components and space, and generally work more efficiently.
Ungeachtet der Mechanismen, mit denen ein Reinigen vorgenommen wird, ist es erwünscht, das Reinigungsgas von der Gasquelle nur dann zuzuführen, wenn eine Box auf der Tragefläche aufsitzt. Ein Grund ist derjenige, dass das Gas, das in die Box eingespritzt wird, typischerweise Stickstoff, schädlich für Personal sein kann, falls es in die Um gebung der Fabrik in großen Mengen freigesetzt wird. Deshalb ist es bevorzugt, einen Gasfluss dann zu aktivieren, wenn die Box, die gereinigt werden soll, auf der Tragefläche angeordnet ist, und um den Gasfluss zu deaktivieren, wenn die Box entfernt ist.regardless The mechanisms by which cleaning is done are he wishes, to supply the purge gas from the gas source only if a box on the support surface seated. One reason is the one that the gas in the box is injected, typically nitrogen, harmful to personnel if it is in the vicinity of the factory in large quantities is released. Therefore it is preferable to have a gas flow then to activate, if the box, which is to be cleaned, on the support surface is arranged, and to disable the gas flow when the box is removed.
Es ist bekannt, elektrisch gesteuerte Aktuatoren und/oder Steuereinheiten vorzusehen, wie beispielsweise eine Massenfluss-Steuereinheit, um den Gasfluss zu einer Box zu aktivieren, zu deaktivieren und zu regulieren. Es ist auch bekannt, Sensoren zum Anzeigen des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins einer Box auf der Trageoberfläche vorzusehen. Jedes dieser Systeme erfordert eine Steuerschaltung zum Übertragen von Sensor- und Stromsignalen zwischen dem Steuersystem und dem Gasflusssystem. Dies gestaltet das Steuersystem kompliziert und erhöht auch die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion an einer oder mehreren Reinigungsstation(en).It is known, electrically controlled actuators and / or control units provided, such as a mass flow controller to to turn the gas flow to a box, turn it off and on regulate. It is also known sensors for indicating the presence or the absence of a box on the support surface. Each of these systems requires a control circuit for transmission of sensor and current signals between the control system and the gas flow system. This makes the control system complicated and also increases the probability of a malfunction on one or more Cleaning station (s).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist deshalb ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und zuverlässiges System zum Aktivieren und Deaktivieren eines Gasflusses zu einer Box bzw. einem Kasten zu schaffen.It is therefore an advantage of the present invention, a simple one and reliable System for activating and deactivating a gas flow to one Box or a box to create.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein System zum Aktivieren und Deaktivieren eines Gasflusses zu einer Box zu schaffen, das nicht zugeordnete, elektrische Verbindungen, eine Stromversorgung, Sensoren oder Steuereinheiten verwendet.It Another advantage of the present invention is a system to enable and disable gas flow to a box create, the unassigned, electrical connections, a power supply, Sensors or control units used.
Es ist ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, vollständig einen Gasfluss in die Umgebung der Wafer-Fabrik abzudichten, wenn eine Box nicht auf einer Trageplattform vorhanden ist.It Another advantage of the present invention is completely one To seal gas flow to the environment of the wafer factory, if one Box is not present on a carrying platform.
Es ist ein noch anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Ventil mit passivem Gasfluss auf der Trageplattform zu schaffen, wobei das Gasflussventil ein niedriges Profil besitzt, um so die Umsetzung eines begrenzten Raums zu ermöglichen.It Yet another advantage of the present invention is a valve with passive gas flow on the carrying platform to create, taking the gas flow valve has a low profile, so the implementation to allow a limited space.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein passendes Ventil zum Kontrollieren des Gasflusses zu einer Box zu schaffen, wobei das Ventil in einem oder mehreren der kinematischen Stift(e), herkömmlich vorgesehen auf der Trageplattform, eingesetzt sein kann.It Another advantage of the present invention is a suitable one Valve to control the gas flow to create a box the valve being in one or more of the kinematic pins (e), conventional provided on the support platform, can be used.
Diese und andere Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, die sich, in bevorzugten Ausführungsformen, auf ein Ventil bezieht, das in einer Trageplattform für eine Box zum Aktivieren und Deaktivieren des Gasflusses zu einer Box auf der Plattform eingesetzt ist. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Ventil einen zen tralen Teller, der dazu geeignet ist, sich zwischen einer ersten, geschlossenen Position, wo der Teller den Gasfluss durch das Ventil blockiert, und einer zweiten, offenen Position, wo der Teller einen Gasfluss durch das Ventil zulässt, bewegt zu werden. Ohne eine Box auf der Trageplattform spannt unter Druck stehendes Gas von der Gasquelle ausströmseitig des Ventils den Teller in die erste Position vor, um so einen Gasfluss zu blockieren. In dieser ersten Position erstreckt sich ein oberer Bereich des Tellers leicht oberhalb der oberen Oberfläche der Boxen-Trageplattform. Wenn eine Box auf der Trageplattform aufsitzt, bewegt das Gewicht der Box den Teller von seiner ersten Position zu seiner zweiten Position, wo zugelassen wird, dass Gas durch das Ventil und in die Box hineinfließt, um ein Reinigen der Box zu ermöglichen.These and other advantages are achieved by the present invention, which, in preferred embodiments, refers to a valve used in a carrying platform for a box to enable and disable gas flow to a box the platform is inserted. In preferred embodiments the valve comprises a central plate suitable for between a first, closed position, where the plate blocked the flow of gas through the valve, and a second, open position, where the plate allows a flow of gas through the valve, moves to become. Without a box on the carrying platform stretches under pressure Stagnant gas from the gas source downstream of the valve plate in the first position so as to block a gas flow. In This first position extends an upper portion of the plate slightly above the upper surface of the box-carrying platform. When a box sits on the carrying platform, the weight moves the box the plate from its first position to its second Position where gas is allowed to pass through the valve and into the Box flows in, to allow cleaning of the box.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:The The present invention will now be described with reference to the drawings described in which:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die
In
den
Die
Trageplattform
In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Einlasslöcher
Die
Trageplattform
Unter
Bezugnahme nun auf die
Wie
insbesondere nun die
Der
die Wand der Trageplattform definierende Hohlraμm
Ohne
das Vorhandensein irgendwelcher äußeren Vorspannkräfte wird
die Schwerkraft den Teller in die Position, die in
Insbesondere
dann, wenn sich der Teller
In
der geschlossenen Position der
Wenn
sich das Ventil in der offenen Position, dargestellt in
Um
den Teller innerhalb des Hohlraums
Wie
vorstehend angegeben ist, ist der Teller
In
der Ausführungsform,
die in den
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Gasströmungsventil
Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Ventil
Allerdings
wird verständlich,
dass, in alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, das Element
Obwohl
die Erfindung bis hier als ein Ventil beschrieben worden ist, das
in einer horizontalen Trageplattform befestigt ist, wobei sich ein
Bereich des Ventils nach oben durch eine obere Oberfläche der
Plattform erstreckt, ist verständlich,
dass das Ventil
Es
ist verständlich,
dass, wenn eine Box zu der Trageplattform
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, dargestellt in
Gemäß dieser
Ausführungsform
sind die kinematischen Stifte an dem End-Effektor
Obwohl die Erfindung im Detail hier beschrieben worden ist, sollte verständlich werden, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die hier offenbart sind, beschränkt ist. Verschiedene Änderungen, Substitutionen und Modifikationen können durch Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche beschrieben und definiert ist, zu verlassen.Even though the invention has been described in detail herein should be understood that the invention is not limited to the embodiments disclosed herein are limited is. Various changes, Substitutions and modifications can be made by professionals on the concerned, without the scope of protection of the invention as described and defined by the appended claims is to leave.
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